问答题
量子力学中描述一个原子轨道需要用哪几个量子数,描述原子中一个电子的运动状态需要用哪几个量子数?这些量子数的物理意义是什么?它们的取值范围有什么要求?
【正确答案】一个原子轨道需要3个量子数描述:主量子数n,角量子数l和磁量子数m。一个电子则需要4个量子数描述,3个原子轨道量子数(n,l,m)和1个自旋量子数s。
主量子数n表述电子距离原子核的平均距离和轨道能量。n的取值为正整数1,2,3,…。n值越大,表示核外电子距离原子核越远,轨道的能级越高。
角量子数l表述原子轨道在空间不同角度的分布,即原子轨道的大致形状和能量亚层。l=1,2,3,…,(n-1)。l值越大,原子轨道的形状越复杂;n值相同的原子轨道,l值越大,则轨道能量越高。
磁量子数m表述特定形状的原子轨道在空间可能的伸展方向。m=-l,…,0,…,l。m值大小和能量无关,m=0的原子轨道是沿着坐标系的z轴方向伸展。
自旋量子数s表述电子自身的自旋性质。s取值只能是+½或-½。s值大小也和能量无关,如果同一原子轨道中有两个电子,则它们的s取值一定不同,分别是+½和-½。
【答案解析】